奥氮平通过降低棕色脂肪产热活性导致产前暴露poly I:C大鼠子代体重增加

Olanzapine induces weight gain in offspring of prenatally exposed poly I:C rats by reducing brown fat thermogenic activity.

作者信息Xiaoying Chen, Lu Liu, Yanping Zeng, Dejuan Li, Xuemei Liu, Changhua Hu
PMID36249777
发布时间2022-09-30
DOI10.3389/fphar.2022.1001919

实验完整度

包含动物模型(poly I:C母体免疫激活)、细胞模型(C3H10T1/2分化)及功能验证(体温、线粒体活性、蛋白/基因表达),证据层级丰富。

主要模型

Sprague-Dawley大鼠母体免疫激活(poly I:C)后代 C3H10T1/2细胞棕色样脂肪细胞分化模型

重点核对

poly I:C处理:10 mg/kg,孕鼠GD13腹腔注射 OLZ处理:1 mg/kg,每日三次,口服28天 细胞处理:OLZ浓度1和10 μM 检测指标:BAT温度、UCP1表达、线粒体膜电位、耗氧率

摘要

背景:奥氮平(OLZ)是一种具有高代谢综合征风险的抗精神病药物,其诱导的代谢紊乱可能与棕色脂肪组织(BAT)的产热功能有关。值得注意的是,精神分裂症本身似乎与较高的代谢综合征发病率相关。然而,OLZ是否通过调节BAT功能影响代谢紊乱及其在精神分裂症动物模型中的机制尚未见报道。方法:我们通过注射合成的双链RNA-poly I:C(一种病毒样物质)在妊娠啮齿动物中诱导母体免疫激活(MIA),并在妊娠第13天给大鼠注射poly I:C(10 mg/kg)或生理盐水。大鼠后代从成年期开始接受OLZ(1 mg/kg,每日三次)或载体治疗28天,记录体重和食物摄入。通过HE和油红染色分析白色脂肪组织(WAT)和BAT的形态学改变,并通过western blot和qRT-PCR检测BAT特异性标记蛋白/基因的表达。此外,使用胚胎干细胞C3H10T1/2定向分化为棕色样脂肪细胞,并在分化过程中用OLZ处理C3H10T1/2细胞。通过油红染色、免疫荧光和流式细胞术分析OLZ对棕色样脂肪细胞分化和活性的影响。结果:与Veh(生理盐水)组相比,Veh(poly I:C)组的TG、pWAT重量、脂肪细胞大小和肝脏重量显著增加,表明Poly I:C大鼠后代有明显的血脂异常和脂质积累,这些是肥胖等代谢异常的危险因素。此外,OLZ治疗导致poly I:C或生理盐水暴露后代WAT和BAT形态改变,引起脂质积累和体重增加,并降低BAT特异性标记分子UCP1蛋白/基因的表达。同时,OLZ抑制了C3H10T1/2棕色样脂肪细胞的定向分化和线粒体活性。结论:Poly I:C诱导的MIA和OLZ差异性地抑制了BAT活性和线粒体生物发生,导致成年大鼠体重增加,这一过程涉及PPAR-γ/UCP1相关的产热蛋白。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
奥氮平是否通过影响棕色脂肪组织功能导致产前暴露poly I:C大鼠子代体重增加及其机制
核心机制
OLZ通过抑制PPAR-γ和UCP1表达,降低BAT产热活性和线粒体功能,导致能量代谢失衡和体重增加。
主要证据
动物实验显示OLZ降低BAT温度和UCP1表达;细胞实验显示OLZ抑制C3H10T1/2向棕色样脂肪细胞分化并降低线粒体活性。
研究意义
为OLZ在精神分裂症模型中引起代谢副作用提供新机制,可能通过PPAR-γ激动剂缓解OLZ诱导的体重增加。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立母体免疫激活模型

模拟精神分裂症相关神经发育缺陷,验证模型成立。

孕鼠注射poly I:C或生理盐水,检测血清炎症因子IL-6和CXCL1,后代进行行为学测试。

2

OLZ长期给药与代谢表型分析

评估OLZ对poly I:C后代体重和脂肪积累的影响。

成年后代口服OLZ或载体28天,记录体重和食物摄入,检测血脂和脂肪组织形态。

3

BAT形态与产热功能评估

探究OLZ对BAT产热活性的影响。

测量BAT区域皮肤温度,HE和油红染色观察BAT形态。

4

分子表达检测

检测BAT产热相关蛋白和基因表达。

Western blot和qRT-PCR检测UCP1、PPAR-γ等表达。

5

细胞分化与功能验证

验证OLZ对棕色脂肪细胞分化及线粒体功能的影响。

C3H10T1/2细胞诱导分化,OLZ处理,油红染色、免疫荧光和线粒体功能检测。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
聚肌胞苷酸广东邦民制药厂有限公司H20003518
奥氮平Hansoh Pharma--
奥氮平Adamas-betaH20010799
IL-6 ELISA试剂盒AmyJet ScientificKA0278
CXCL1 ELISA试剂盒AmyJet ScientificKA0554
抗PRDM16抗体Absin Bioscience Inc.abs104818
抗磷酸化AMPK抗体Cell Signaling Technology2531
抗AMPK抗体Cell Signaling Technology2603
抗PGC-1α抗体Santa Cruz Biotechnologysc13067
抗PPAR-γ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6285
抗UCP1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-6529
抗肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc47778
山羊抗兔IgG H&L(HRP)Santa Cruz Biotechnologysc2357
JC-10检测试剂盒BestBio ScienceBB-41052
线粒体绿色荧光探针Beyotime BiotechnologyC1048
低密度脂蛋白胆固醇试剂盒Jian Chen BiochemA113-1-1
总胆固醇试剂盒Jian Chen BiochemA111-1-1
高密度脂蛋白胆固醇试剂盒Jian Chen BiochemA112-1-1
甘油三酯试剂盒Jian Chen BiochemA110-1-1
非酯化脂肪酸试剂盒Jian Chen BiochemA042-2-1
最低必需培养基HyClone--
胎牛血清Cell-maxF8318
油红ODingguo ChangshengA12989
BBoxiProbe™ R01试剂盒BestbioBB-48211
抗霉素----
UCP1兔单克隆抗体----
FITC标记的抗兔IgG----
CY3标记的抗兔IgG----
4',6-二脒基-2-苯基吲哚----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜Millipore--
ECL化学发光试剂----
BioTeke试剂BioTeke CorporationRP2402
HiScript II逆转录预混液Vazyme biotechR223-01
ChamQ™ SYBR qPCR预混液Vazyme biotechQ311-02

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
母体免疫激活模型
poly I:C剂量10 mg/kg,GD13腹腔注射;孕鼠GD15检测炎症因子
阅读提示:Materials and methods: Animals and maternal immune activation poly I:C treatment
OLZ给药
OLZ剂量1 mg/kg,每日三次,口服28天;给药时间间隔8±1小时
阅读提示:Materials and methods: Self-administration training and grouping
BAT温度测量
测量时间:第2和第4周;使用FLIR-ER6390红外温度计
阅读提示:Materials and methods: Measurements of temperature
细胞分化实验
C3H10T1/2细胞来源;诱导培养基成分:125 nM吲哚美辛、0.5 mM IBMX、1 μM罗格列酮、850 nM胰岛素、1 nM三碘甲状腺原氨酸、1 μM地塞米松;分化时间6天
阅读提示:Materials and methods: Cell cultures and differentiation
线粒体功能检测
OLZ处理浓度1和10 μM;JC-10染色45分钟;耗氧检测使用BBoxiProbe R01试剂盒,测量60分钟
阅读提示:Materials and methods: Mitochondrial membrane potentials analysis, Real-time O2 consumption